Сексакварк: Това ли е тъмната материя?

След като десетилетия наред се търси математиката зад „лепилото“, държащо цялата материя заедно, физиците откриха странна хипотетична частица, която никога досега не се е появявала в нито един експеримент. Наричана сексакварк (sexaquark), странната частица с формата на кълбо е съставена от забавна подредба от шест кварка с различни характеристики.

Надеждите са сексакваркът в крайна сметка да обясни все по-лудата загадка на тъмната материя. А физиците са открили, че ако сексакваркът има определена маса, частицата може да живее вечно.

Почти всичко, което ни заобикаля е направено от миниатюрни частици, известни като кварки. Има шест от тях, на които са дадени малко странни имената – „нагоре“, „надолу“, „отгоре“, „отдолу“, „особено“ и „очарователно“. Видовете „нагоре“ и „надолу“ са най-леките от групата, което ги прави най-често срещаните. (Във физиката на частиците, колкото по-тежка е една частица, толкова по-голяма е вероятността да се разпадне на по-малки, по-стабилни неща.)

Протоните и неутроните в нашето тяло например, са съставени от трио на кварки; два кварка от вида „нагоре“ и един „надолу“ правят протон, а два „надолу“ и един „нагоре“ правят неутрон. Обяснението е, че поради сложния характер на силната сила, кварките наистина се свързват на групи от по три и това също е най-стабилната и най-често срещана конфигурация.

Понякога се създават частици, всяка от които се състои от двойка кварки; тези конгломерации са нестабилни и бързо се разпадат в нещо друго. Понякога може да получим и пет кварка заедно и да ги накараме да взаимодействат помежду си – за кратко – преди те също да се разпадат в нещо друго. И към днешна дата това са всички комбинации от кварки, които успяхме да произведем.

Но може да има и нещо по-странно.

След десетилетия проучване на силната ядрена сила, физиците откриха странна комбинация, която тепърва ще се появява в експериментите: подредба от шест кварка, състояща се от два „нагоре“, два „надолу“ и два „особени“ – това е сексакварк (sexaquark).

Теориите не предвиждат маса за сексакварк; тази стойност ще зависи от точното подреждане и взаимодействие на отделните кварки вътре в тази частица. А що се отнася до стабилността на сексакварк, изчисленията предполагат, че ако масата му падне под определен праг, тази частица ще бъде абсолютно стабилна завинаги, което означава, че никога няма да се разпадне. И ако масата е малко по-голяма от тази, но все пак под определен праг, тогава частицата ще се разпадне, но през толкова дълги времеви интервали, че може да се каже, че практически ще бъде стабилна завинаги.

Добре, но ако е стабилен, защо никога не сме виждали сексакварк?

Любопитно е, че диапазонът от стабилни маси за сексакварк пада под прага на онова, което могат да създадат много експерименти за сблъсък на частици. Тези инструменти са създадени за изучаване на много по-редки, много по-тежки, много по-подвижни частици. С други думи, сексакваркът може да се крие от полезрението на физиците, като просто е летял „под радара“ през всичките тези години.

Но сблъсъците на частици не са единственото място за получаване на сексакварки. Най-ранните моменти на Големия взрив с температури и налягания, достатъчно високи, за да изкопчат хелий и водород от сурова „супа“ от кварки. И тази „каша“ може би е заляла и нашия космос със сексакварки, заедно с всички по-познати субатомни частици.

Предварителните изчисления сочат, че ако сексакваркът е истинско нещо в правилния диапазон от маси, той би могъл да бъде произведен в огромно изобилие в ранната Вселена. И може да преживее онзи ад. В действителност, сексакварките все още може да съществуват, всъщност без да взаимодействат с нищо, без да се разпадат в нещо друго – просто съществуват, създавайки допълнителни гравитационни притегляния, поради своята маса.

Невидима частица, която залива Вселената и която взаимодейства само чрез гравитацията? Ами това е тъмна материя.

За да може сексакваркът да състави тъмна материя, той всъщност трябва да съществува. Това понастоящем е обект на дискусия, тъй като обектът никога не е забелязан при експеримент за сблъсък на частици. Но както видяхме по-рано, относително леката маса на сексакварк може да означава, че е успял да се промъкне незабелязано, просто защото не сме го търсили.

Но това започва да се променя. Детекторът BaBar в Националната ускорителна лаборатория SLAC в Калифорния е наистина добър в създаването на много комбинации от кварки, включително някои наистина тежки, които се разпадат в по-стабилни и по-разумни условия. BaBar също би трябвало да произведе в крайна сметка сексакварки, ако изобщо има такива.

В статия публикувана на 2 януари в базата данни на arXiv, се отчита най-новия резултат: няма следи от сексакварки. Но тази констатация е сигурна до ниво на доверие от само 90%. Това означава, че ако по-масивните и по-малко стабилни комбинации от кварки се разпадат в стабилни, те правят това много рядко, със скорост само 1 разпад на всеки 10 милиона.

Това изключва ли сексакварките като кандидати за тъмна материя? Не точно. Възможно е условията на ранната Вселена да позволят да се направят достатъчно сексакварки, които да могат да отчитат количеството тъмна материя, което според нас е във Вселената. Но досега резултатите все още не позволяват да се посочат сексакварките като обяснение на тъмната материя.